石墨极板电解气浮法的脱色效果

石墨极板电解气浮法的脱色效果张林生1,蒋岚岚1,肖璐宁1,钱萍2(1.东南大学环境工程系,江苏南京210096;2.江苏一环环保设计研究院,江苏宜兴214262)摘要:提出了石墨电极电解气浮脱色的处理工艺,研究了电导率、电解质的投加量、电通量等电解条件对废水处理效果的影响,确定了最佳的工艺条件及操作参数,研究结果表明,该法脱色效果好,操作适应性强。关键词:染色废水;石墨极板电解气浮;脱色中图分类号:X505文献标识码:C文章编号:1000-4602(2002)04-0075-03染色废水的色度高、可生化性差,用常规的方法处理则脱色效果较差,而活性炭吸附、臭氧或Fen2ton氧化法虽有较好的脱色效果,但处理费用高。腐蚀性阳极(Al、Fe)电解法处理染色废水在工程上虽已有应用,但其主导作用是电絮凝,因而其脱色率尚不令人满意。因此,研究以不溶性电极材料———石墨为极板的电解气浮工艺,寻找一种经济、合理、高效的染色废水脱色方法就很有必要。采用石墨电极的主要优点有:①电解时产生的新生态[O]、[Cl]等强氧化剂可以破坏染料分子的发色基团,脱色效果好;②电流效率高,潜在处理能力大;③电极钝化弱,超电压低、耗电少;④电解时对废水的pH值适用范围宽;⑤电极不易腐蚀、操作条件好;⑥电极机械性能好、价格便宜。1试验装置试验装置见图1。图1电解气浮装置该装置用有机玻璃制成,尺寸为�160mm×700mm。电极为石墨电极,由6片(8cm×5cm×1cm)石墨板组成,板间距为7mm,安装位置距池底为6mm。电极与导线连接处采用环氧树脂胶密封以防其他副反应发生。2试验结果及分析试验废水采用人工配水(将弱酸艳红B、活性艳橙X—GN、直接枣红GB和中性黑BL混合,其浓度为20mgΠL,pH=7.76,最大吸光波长λ=545nm),其色度采用分光光度法(低浓度时)及稀释倍数法(高浓度时)测定。211电解质投量与废水电导率、脱色率的关系电解质的投加量与废水电导率的关系见图2。图2电解质投量与废水电导率的关系根据实测数据可求得电导率K与盐浓度c的关系:K=K0+kc(1)式中K———废水的电导率,mSΠcmK0———原水的电导率,mSΠcm·57·中国给水排水2002Vol.18CHINAWATER&WASTEWATERNo.4©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.netc———盐(Na2SO4)浓度,gΠLk———比例系数,1.293mS·LΠ(g·cm)电解质投加量与废水脱色率的关系见图3。(试验废水同前,电解电流I=5A)图3电解质(KCl)投加量与脱色率的关系当水中电解质含量不足时,电解质的加入会增大电导率,从而降低电耗,提高电解效率。但随着投加量的增大,脱色率提高渐缓直至下降,过多的电解质会抑制电极反应。从图3中还可看出,投加定量的电解质,废水脱色率随时间的增加而增加,这一点与法拉第定律相符合。212电导率对电耗的影响通过投加不同含量的电解质(Na2SO4)来调节电导率以研究电流与电压之间的关系,从而确定电导率与槽电压及电耗之间的关系。电流、电压用DT—8300型数字式万用表测量,电导率用DDS—11A型指针式电导率仪测定,电极常数为1.02。试验结果见图4。图4电导率与电流、电压的关系理论上槽电压V=Ed+ηA-(-ηc)+IR1+IR2(2)式中Ed———理论分解电压ηA———阳极过电位ηc———阴极过电位IR1———溶液压降IR2———金属导体压降上述各项中,除Ed外均为电流强度I的函数。过电位与电流强度近似直线关系,式(1)可表示为:V=a+bI(a,b为常数)。试验结果表明,对于任一电导率,电流与槽电压均为线性关系。对电流和槽电压作线性回归分析得相关系数r均在0.996以上,a值均为2.37左右,则槽电压可以写成:V=2.37+bI=V0+bI再经转换可得槽电压V=V0+1K·lA·l=2.37+12.28·1K式中lΠA———电导池常数,m-1V0———表观分解电压,VI———电流强度,A该电解气浮池消耗功率可以写为:N=I·V=I(V0+1K·lA·I)=I(2.37+12.28KI)(3)由式(3)可知,电解气浮池的消耗功率N为电流I的二次函数,并与电导率成反比关系。若增加电导率(即增加电解质投加量)可降低电耗,但会增加药耗。由于染料废水含盐量较高,电导率K通常可达4mSΠcm以上,因此在采用电解气浮法处理时一般无需投加电解质。这也正是电解气浮法处理染色废水的优势。213电通量对脱色率的影响试验废水取自南京某印染厂,其色度为700倍。pH=6.5、最大吸光波长λ=450nm。电解电流分别取0.5、1